Eksoplaneti ultra i nxehtë ka një atmosferë shkëmbi të avulluar

Valët e të nxehtit në Tokë mund të jenë të pakëndshme dhe madje të rrezikshme për disa, por planeti ynë nuk ka asgjë në botën e nxehtë të WASP-76 b.

Astronomët kanë hedhur një vështrim më të thellë në ekzoplanetin në të cilin temperaturat rriten në rreth 4,350 gradë Fahrenheit (2,400 gradë Celsius), mjaft e nxehtë për të avulluar hekurin. Në këtë proces, ekipi identifikoi 11 elementë kimikë në atmosferën e planetit dhe mati se sa të bollshëm janë.

Çuditërisht, disa nga elementët e formimit të shkëmbinjve të zbuluar në këtë planet të largët nuk janë matur ende në gjigantët e gazit të sistemit diellor Saturn dhe Jupiter.

“Vërtet të rralla janë rastet kur një ekzoplanet qindra vite dritë larg mund të na mësojë diçka që përndryshe do të ishte e pamundur të dimë për sistemin tonë diellor,” udhëheqësi i ekipit dhe Instituti për Kërkime mbi Ekzoplanetët Université de Montréal Trottier Ph.D. tha Stefan Pelletier në një deklaratë. “Ky është rasti me këtë studim”.

I vendosur rreth 634 vite dritë larg në konstelacionin e Peshqve, planeti i çuditshëm i WASP-76 b merr temperaturat e tij të pabesueshme nga afërsia me yllin e tij mëmë. I klasifikuar si një “Jupiter ultra i nxehtë”, i cili është një planet masiv që ekziston tepër afër yllit të tij, ekzoplaneti është një e dymbëdhjeta e distancës nga ylli i tij, WASP-76, sesa Mërkuri nga dielli.

Kjo i jep WASP-76 b, të cilit i duhen 1.8 ditë tokësore për të rrotulluar yllin e tij, disa veti të tjera të jashtëzakonshme. Megjithëse planeti ka vetëm rreth 85% të masës së Jupiterit, ai është pothuajse dyfishi i gjerësisë së gjigantit të gazit të sistemit diellor dhe është rreth gjashtë herë vëllimi i tij. Ky është rezultat i rrezatimit intensiv nga ylli i tij që “shfryn” planetin.

WASP-76 b ka qenë subjekt i një studimi intensiv që kur u gjet si pjesë e programit Wide Angle Search for Planets (WASP) në 2013. Kjo ka çuar në klasifikimin e disa elementeve në atmosferën e tij. Më i habitshmi ishte zbulimi në vitin 2020 se hekuri u avullua në anën e planetit të bllokuar nga baticat, i cili përballet përgjithmonë me goditjet e yjeve të tij në “anën e natës” relativisht më të ftohtë që përballet vazhdimisht me hapësirën dhe kondensohet, duke rënë si shi hekuri.

I nxitur nga këto hetime të mëparshme të WASP-76 b, Pelletier u frymëzua për të marrë vëzhgime të reja të WASP-76 b me spektrografin optik me rezolucion të lartë MAROON-X në teleskopin 8 metra Gemini North në Hawaii, pjesë e Binjakëve Ndërkombëtarë. Observatori. Kjo i lejoi ekipit të studionte përbërjen e Jupiterit ultra të nxehtë në detaje të paparë.

Për shkak të temperaturave të pabesueshme të WASP-76 b, elementët që zakonisht do të formonin shkëmbinj në planetë tokësorë si Toka, si magnezi dhe hekuri, në vend të kësaj avullohen dhe fshihen si gazra në atmosferën e sipërme të planetit.

Kjo do të thotë se studimi i kësaj bote mund t’u japë astronomëve një pasqyrë të pashembullt për praninë dhe bollëkun e elementeve shkëmborë në atmosferën e planetëve gjigantë. Kjo nuk është e mundur për planetët gjigantë më të ftohtë si Jupiteri pasi këta elementë qëndrojnë më poshtë në atmosferë, duke i bërë të pamundur zbulimin e tyre.

Ajo që Pelletier dhe kolegët zbuluan gjatë hetimit të tyre për WASP-76 b ishte se bollëku i elementeve si mangani, kromi, magnezi, vanadiumi, bariumi dhe kalciumi përputhen ngushtë, jo vetëm bollëqet e këtyre elementeve në yllin e vet, por edhe sasitë. gjendet në diell.

Bollëku elementar i parë nuk është arbitrar; ato janë rezultat i përpunimit të hidrogjenit dhe heliumit nga brezat e njëpasnjëshëm të yjeve gjatë miliarda viteve. Një yll krijon elementë më të rëndë derisa të shterë karburantin e tij për shkrirjen bërthamore, duke vdekur në një shpërthim supernova. Ky shpërthim i lëshon ato elemente në kozmos dhe ato bëhen blloqet ndërtuese të yjeve të ardhshëm, me materialin e mbetur që i rrethon këto yje foshnjore si disqe proto-planetare, të cilat, siç sugjeron emri, mund të krijojnë planetë. Kjo do të thotë se yjet e moshave të ngjashme kanë përbërje të ngjashme me të njëjtat bollëk elementësh më të rëndë se hidrogjeni dhe heliumi, të cilat astronomët i quajnë “metale”.

Meqenëse planetët tokësorë si ky i yni formohen nga procese më komplekse, megjithatë, ata kanë bollëk të ndryshëm elementësh të rëndë se yjet e tyre. Fakti që ky studim i ri tregon se WASP-76 b ka një përbërje të ngjashme me yllin e tij, do të thotë se përbërja e tij është gjithashtu e ngjashme me diskun protoplanetar të materialit që u shemb gjatë lindjes së tij. Dhe kjo mund të jetë e vërtetë për të gjithë planetët gjigantë.

Megjithatë, jo gjithçka që u zbulua në lidhje me përbërjen e WASP-76 b ishte aq e pritshme. Ekipi zbuloi se disa elementë në atmosferën e Wasp-76 b dukeshin të “shteruar”.

“Këta elementë që duket se mungojnë në atmosferën e WASP-76 b janë pikërisht ata që kërkojnë temperatura më të larta për t’u avulluar, si titani dhe alumini,” tha Pelletier. “Ndërkohë, ato që përputheshin me parashikimet tona, si mangani, vanadiumi ose kalciumi, të gjitha avullohen në temperatura pak më të ulëta.”

Ekipi e interpretoi këtë varfërim si tregues të përbërjes së sipërme të atmosferës së planetëve gjigantë të gaztë që janë të ndjeshëm ndaj temperaturës. Në varësi të temperaturës në të cilën një element kondensohet, ai ose do të jetë i pranishëm si gaz në atmosferën e sipërme ose do të mungojë sepse është kondensuar në lëng dhe është fundosur në shtresat e poshtme. Nga niveli më i ulët në atmosferë, elementi nuk mund të thithë dritën duke bërë që “gjurma e gishtit” e tij karakteristik të mungojë në vëzhgime.

“Nëse konfirmohet, ky zbulim do të thotë se dy ekzoplanetë gjigantë që kanë temperatura paksa të ndryshme nga njëri-tjetri mund të kenë atmosfera shumë të ndryshme,” shpjegoi Pelletier. “Ashtu si dy tenxhere me ujë, një në -1°C që është e ngrirë dhe një që është në +1°C që është e lëngshme. Për shembull, kalciumi vërehet në WASP-76 b, por mund të mos jetë në një planet pak më i ftohtë”.

Ekipi bëri një zbulim tjetër të rëndësishëm në lidhje me atmosferën e WASP-76 b; Ai përmban një përbërje kimike të quajtur oksid vanadiumi. Hera e parë që kjo përbërje është parë në atmosferën e një planeti jashtë sistemit diellor. Zbulimi do të jetë me interes të madh për astronomët, sepse oksidi i vanadiumit mund të ketë një ndikim të madh në planetët gjigantë të nxehtë.

“Kjo molekulë luan një rol të ngjashëm me ozonin në atmosferën e Tokës: është jashtëzakonisht efikase për të ngrohur atmosferën e sipërme,” shpjegoi Pelletier. “Kjo bën që temperaturat të rriten në funksion të lartësisë, në vend që të ulen siç shihet zakonisht në planetët më të ftohtë.”

Ekipi gjeti gjithashtu një bollëk më të lartë të nikelit sesa pritej rreth WASP-76 b, gjë që mund të nënkuptojë se në një moment të historisë së tij, planeti gjigant i gazit gëlltiti një botë më të vogël tokësore të ngjashme me Mërkurin që ishte e pasur me element.

Astronomët pas këtyre zbulimeve do të vazhdojnë të studiojnë këtë ekzoplanet dhe botë të tjera të ngjashme, duke u përpjekur të zbulojnë se si temperaturat ndikojnë në përbërjen e atmosferës së tyre. Ndërsa ata e bëjnë këtë, ekipi tha se shpreson që disa nga gjërat që ata mësojnë mund të zbatohen në planetët gjigantë më afër shtëpisë.